半导体湿法清洗阶段包括哪些内容

当我们享受着现代科技带来的便利时，可能很少有人会想到半导体在其中发挥的关键作用。而在半导体制造这个神秘而又复杂的过程中，湿法清洗是一个不可或缺的重要阶段。想象一下，在一个微观的世界里，工程师们运用特殊的化学方法和溶液，像清洁工一样精心擦拭着晶圆表面的“灰尘”，这些“灰尘”其实是各种影响半导体性能的杂质。那么，半导体湿法清洗到底包括哪些具体内容呢？让我们一起来揭开它的神秘面纱。

半导体湿法清洗阶段主要包括以下内容：

一、预清洗

去除有机物

通常使用碱性溶液，如氢氧化钠（NaOH）溶液。其原理是碱液可以使有机物发生皂化反应，将有机污染物转化为可溶于水的肥皂类物质而被去除。例如，在清洗附着有光刻胶的硅片时，碱液可以有效地将其溶解去除。

对于一些特殊情况，可能会使用有机溶剂进行预清洗。比如，在处理含有较多油脂性有机物的晶圆时，先用丙酮等有机溶剂进行初步清洗，以去除大部分的有机物，然后再进行后续的碱液清洗，这样可以提高整体清洗效果。

去除颗粒

采用物理方法，如超声波搅拌或兆声波清洗。超声波清洗是在液体中产生高频振动波，使液体中的颗粒与被清洗表面发生剧烈的碰撞和摩擦，从而将颗粒从表面去除。兆声波清洗则是利用频率更高的声波，能够更有效地去除微小颗粒，而且对表面的损伤更小。

有时也会结合化学试剂来增强颗粒去除效果。例如，在超声波清洗的溶液中加入适量的表面活性剂，降低溶液的表面张力，使颗粒更容易脱离表面并分散到溶液中。

二、主清洗

RCA标准清洗流程（以SC - 1和SC - 2为例）

SC - 1清洗液（酸性溶液清洗）

成分：由氨水（NH₃·H₂O）、过氧化氢和水混合而成。

原理：氨水呈碱性，能够溶解晶圆表面的二氧化硅等氧化物，同时过氧化氢可以氧化有机物，并且氨水还可以与金属离子形成可溶性的络合物，从而将金属杂质和有机物一起去除。

应用：主要用于去除晶圆表面的有机物和部分金属杂质，尤其是对有机污染物的去除效果较好。清洗温度一般也在70 - 80℃左右，清洗时间同样根据具体情况调整。

SC - 2清洗液（碱性溶液清洗）

成分：主要由硫酸（H₂SO₄）和过氧化氢（H₂O₂）按照一定比例混合组成。

原理：硫酸具有强酸性，能够去除晶圆表面的金属杂质，如铁、铜等金属离子；过氧化氢是一种强氧化剂，它可以将金属杂质氧化成可溶性的金属氧化物，同时也可以氧化晶圆表面的有机物，使其变成二氧化碳和水等挥发性物质而被去除。这种清洗液对于去除晶圆表面的重金属和部分有机污染物非常有效。

应用：适用于去除晶圆表面的无机污染物，特别是金属杂质。在清洗过程中，通常会控制清洗液的温度和清洗时间，以达到最佳的清洗效果。一般来说，温度会控制在70 - 80℃左右，清洗时间根据污染程度而定，可能在几分钟到十几分钟不等。

三、后清洗

去离子水冲洗

经过主清洗后的晶圆表面会残留大量的清洗液，这些残留物如果不及时去除，可能会再次吸附杂质，影响清洗效果。因此，需要用大量的去离子水进行冲洗，以去除残留的酸碱溶液和其他化学物质。

去离子水的质量对清洗效果至关重要。它要求水中的离子含量极低，以避免引入新的杂质。在冲洗过程中，通常会采用流动的去离子水，并且控制水流的速度和冲洗时间，确保晶圆表面被充分冲洗。

干燥

常用的干燥方法是旋转干燥。将清洗后的晶圆放在高速旋转的设备上，通过离心力将晶圆表面的水分甩干。这种方法简单高效，能够快速去除晶圆表面的大部分水分。

对于一些高精度要求的晶圆，可能会采用氮气吹干或其他更先进的干燥技术。氮气吹干是通过向晶圆表面吹入高纯度的氮气，将水分带走，这种方法可以避免水渍残留，减少对晶圆表面质量的影响。